...Тест ОТ-ПЦР обладает высокой чувствительностью и обнаруживает даже незначительную вирусную нагрузку у пациентов. Однако, теста трудоемкий, требует квалифицированного персонала, громоздкого и дорогостоящего оборудования, не подходит в качестве первой линии инструмент скрининга или для приложений, и отнимает много времени.
...Поэтому существует настоятельная необходимость в новых диагностических тестах и биосенсорах для обнаружения вирусов, которые являются более быстрыми, чувствительными, точными и надежными, простыми и более экономичными, чем существующие (Bhalla et al., 2020). Такие устройства также должны быть способны без маркировки в режиме реального времени обнаруживать/идентифицировать вирусы в клинических образцах без или с минимальными этапами подготовки образцов, что делает возможным тестирование большего числа людей на месте и в полевых условиях в течение более короткого периода времени.
...Хотя в настоящее время разработано множество биопленок на основе системы электролит-изолятор-полупроводник (EIS) с использованием различных конфигураций датчиков, чувствительных материалов и технологий изготовления, принцип использования преобразователя электрического поля для создания областей избыточного заряда в полупроводнике является общим для всех из них. В этом контексте ионно-чувствительные полевые транзисторы (ISFET) (Мозер и др., 2016; Сюй и др., 2018), ISFET с расширенным затвором (Пуллано и др., 2018), емкостные датчики EIS (Погосян и др., 2011; Брондер и др., 2015, 2019), светло-адресно потенциометрических датчиков (Есинобу и соавт., 2001, 2017; Wu и соавт., 2016), Кремниевой нанопроволоки полевые транзисторы (SiNW-ПТ) (Patolsky и соавт., 2006; Wang и соавт., 2016; Ambhorkar и соавт., 2018), графеновых полевых транзисторов (г-Фета) (Цой и др., 2017; Сю и соавт., 2018), и углеродные нанотрубки на основе полевых транзисторов (УНТ-ПТ) (Цой и др., 2017; Alabsi и соавт., 2020), модифицированные элементами или рецепторами биологического распознавания [например, ферментами, антителами, антигенами, пептидами, ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислотой) и живыми клетками], являются типичными примерами биопрепаратов. В течение последних нескольких лет бесклейковое зондирование молекул по их внутреннему заряду стало одним из наиболее известных применений биопрепаратов.
...В дополнение к биосенсорам SiNW-FET, G-FET были тщательно изучены для обнаружения целых вирусных частиц. Например, G-FET на основе микроразбавленного восстановленного оксида графена был применен для обнаружения ротавируса в режиме реального времени (Liu et al., 2013).
...Сообщалось о FET, модифицированном восстановленным оксидом графена для обнаружения инактивированных частиц вируса Эбола из буферного раствора с шипами с пределом обнаружения 2,4 пг/мл (Jin et al., 2019).
...Наконец, совсем недавно были разработаны высокочувствительные G-FET для определения вирусной нагрузки SARS-CoV-2 в клинических образцах мазков из носоглотки у пациентов с COVID-19 с помощью графеновых листов, покрытых антителом, специфичным для белка вирусного спайка (Seo et al., 2020; см. Рисунок 1B). Новый вирус SARS-CoV-2 является высокоинфекционным с диаметром частиц 60-140 нм (Шеллер и др., 2020).

...Поскольку стремление к мониторингу здоровья человека в режиме реального времени, а также к бесперебойному взаимодействию человека и машины быстро растет, в последние годы было предпринято множество исследовательских усилий для изучения носимых датчиков и имплантируемых устройств.
...Поскольку население планеты быстро растет, а ожидаемая продолжительность жизни людей резко возрастает (Vaupel, 2010; Takei et al., 2015), система здравоохранения сталкивается с растущими расходами и бременем, требующими от правительств поиска приемлемых решений для оказания адекватной медицинской помощи без увеличения расходов на здравоохранение.
...Графен, благодаря своим неординарным несколько свойств, таких как сверхвысоких подвижности носителей заряда (Новоселов и др., 2004; Вайсом с соавт., 2012), превосходной электрической проводимости, превосходной теплопроводностью (Баландин с соавт., 2008; Баландин, 2011), большие теоретической удельной поверхности (Чжу и др., 2010), высокое оптическое пропускание (Наир и соавт., 2008), высокий модуль Юнга (Ли и соавт., 2008а) и высокую механическую гибкость (Ян Х. и соавт., 2018), является перспективным 2D-материалом во многих приложениях, особенно для разработки носимых датчиков и имплантируемых устройств для мониторинга состояния здоровья. Могут быть реализованы различные и многофункциональные датчики, которые выигрывают от разнообразия характеристик графена. Преимущества графена для датчиков сводятся к следующему: во-первых, высокая удельная поверхность и атомная толщина слоев графена приводят к тому, что целые атомы углерода непосредственно контактируют с анализируемыми веществами, в результате чего датчики на основе графена обладают повышенной чувствительностью по сравнению с кремнием (Justino et al., 2017).
...Активные нейронные имплантаты, которые стимулируют и/или регистрируют электрическую активность нервной системы, могут подчеркнуть перспективы клинических вмешательств и лечения различных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона, эпилепсия, пигментный ретинит, боль или даже психиатрические состояния (Костарелос и др., 2017; Киреев и др., 2018). Более того, интерфейсы мозг-машина с нейронными имплантатами обеспечивают прямую связь между мозгом и машинами (Choi J. и др., 2018).

...Кроме того, недавно была проведена операция in vivo (Liu T. C. и др., 2016; Park и др., 2017; Du и др., 2018; Lu и др., 2018). В одном исследовании использовались гибкие массивы полевых транзисторов с графеновым раствором для регистрации активности мозга in vivo, которая показывает SNR до 72 по сравнению с классическими металлическими Pt-электродами аналогичных размеров (Blaschke et al., 2017). Эти графеновые транзисторы обладают такими преимуществами, как внутреннее усиление сигнала, возможность уменьшения масштаба и интеграция с высокой плотностью, которые могут конкурировать с современными технологиями MEAs. Биосовместимость графеновых имплантатов также была подтверждена без каких-либо существенных изменений округлости или прочности в любой из тестируемых временных точек по сравнению с наивными крысами или образцами полиимидов без графена (рисунки 8А,Б). Кроме того, визуализация пространственно-временных нейронных реакций на электрическую стимуляцию с минимальными артефактами может помочь лучше понять механизмы электрической стимуляции в нервной ткани и позволить проводить различные исследования, которые невозможно выполнить с помощью существующих непрозрачных нейронных электродов. Поэтому в нескольких исследованиях (Liu X. и др., 2018; Lu и др., 2018; Thunemann и др., 2018) были разработаны полностью прозрачные графеновые электроды для электрической стимуляции мозга и одновременного оптического мониторинга нижележащих нервных тканей.

...смарт-контактные линзы могут быть дополнительно оснащены защитой от экранирования и обезвоживания. Электромагнитные (электромагнитные) волны, как известно, вызывают заболевания глаз, такие как катаракта, и уже разработано множество продуктов для защиты глаз от электромагнитных волн, таких как очки против синего луча, пленка против синего луча. Сангкью Ли и др. продемонстрировали один из возможных методов экранирования электромагнитных волн и обезвоживания с помощью контактной линзы, покрытой графеном. Когда графен подвергается воздействию электромагнитных волн, электроны, находящиеся в орбитальном движении, индуцируют колебательные магнитные моменты в ответ на внешнее магнитное поле. Следовательно, энергия ЭМ будет поглощена и превращена в тепловую форму.